砷化氢的化学性质

砷化氢的化学性质,第1张

AsH3的化学性质介于PH3及SbH3之间。 与一些较重的氢化物一样(例如SbH3、H2Te和SnH4),AsH3不稳定(动力学上较稳定,但热力学上不稳定)。

2AsH3 —→ 3H2 + 2As

分解反应是马氏试砷法的基础(见下文)。 仍以SbH3作比较,AsH3易被O2或空气氧化:

2AsH3 + 3O2 → As2O3 + 3H2O

砷化氢与强氧化剂(例如高锰酸钾、次氯酸钠或硝酸等)剧烈反应。[1] As-H键有酸性,可被去质子化。这个性质经常被利用:

AsH3 + NaNH2 → NaAsH2 + NH3

AsH3与三烷基铝发生相应的反应时,会生成三聚物[R2AlAsH2]3,当中的R=(CH3)3C。[6] 此反应与利用AsH3制备GaAs的反应机理有关,见下。

一般认为AsH3是非碱性的,但可被超酸质子化,生成四面体形离子[AsH4]。[7] 砷烷用于半导体工业中外延硅的n型掺杂;硅中n型扩散;离子注入;生长砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)以及与III/V族元素形成化合物半导体。

AsH3可用于合成与微电子学及固态雷射有关的半导体材料。与磷相似,砷是硅及锗的n-掺染物。[1] 更重要的用途是以AsH3为原料,在700-900°C通过化学气相沉积来制造半导体材料砷化镓(GaAs):

Ga(CH3)3 + AsH3 → GaAs + 3CH4 AsH3在司法科学中亦非常著名,因为它可用于砷中毒的探测。旧的(但特别敏感的)马氏试砷法样品中含砷时便会释放出砷化氢。[3] 此方法大约在1836年由詹姆士·马西发明。它是基于受害者身体(通常在胃部)的含砷样本与无砷锌及稀硫酸的反应:如样本含砷,气态砷化氢便会生成。其后气体通过玻璃管,在250-300°C的温度下分解。若装置中加热部份有砷镜生成,便表明砷的存在。而若装置的清凉部分有黑镜沉淀物生成,则表明锑的存在。

十九世纪末至二十世初,马氏试砷法曾广泛使用,但被更多经过改善的、更复杂的技术取代,例如:用于司法领域的中子活化分析。

(1)1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 或[Ar]3d 10 4s 2 4p 3

(2)4

(3)BCDE

(4)三角锥形;sp 2

(5)NH 3 分子间能形成氢键,而AsH 3 分子间不能形成氢键


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